生物科学专业遗传学课程教学改革探索

郭晓华,王剑峰

(沈阳大学a.生物与环境工程学院;b.城市有害生物治理与生态安全辽宁省重点实验室,辽宁沈阳 110044)

生物科学专业遗传学课程教学改革探索

郭晓华a,王剑峰b

(沈阳大学a.生物与环境工程学院;b.城市有害生物治理与生态安全辽宁省重点实验室,辽宁沈阳 110044)

分析了现行遗传学教学中存在的一些问题。结合教学实践,对系统整合教学内容、合理运用教学方法和多媒体教育手段、加强实验教学环节等改革措施进行了思考和讨论。

遗传学;教学改革;本科教学

遗传学是研究生物遗传和变异的科学。遗传学是当今生命科学领域发展最为迅速的学科之一,同时,又是理论和实践并重的学科。遗传学课程是生物科学、农学、林学、医学等专业的基础课。因此,不断改革课程体系、教学方法和教育手段,强化实践教学环节,对于提高教学质量尤为重要。

一、现行遗传学教学中存在的问题

遗传学是发展历史悠久的交叉学科,该课程理论内容宽泛,实践性强。多年来教育工作者在教学实践中进行了许多改革尝试,从科学构建课程体系[1]、不断改革教学方法[2]、合理运用教学手段[3]、有效提高实验教学效果[4]等方面进行了有益的探索,但实际教学过程中仍有许多方面不尽如人意。表现为:①新旧知识整合矛盾仍旧十分突出,知识陈旧老化现象仍然存在,现代遗传学课程体系有待于进一步建立和完善。②教学方法单一的问题仍然没有得到根本解决。“一言堂”教的模式和“饭来张口”学的模式普遍贯穿于教学过程中,缺乏教师与学生的良性互动,学生的主体地位没有得到充分体现。③多媒体辅助教学手段使用不当的现象较为普遍。文字缺乏推敲和精炼、信息密度大。学生在听、看、写中顾此失彼的现象时有发生。④实验教学中教师详细讲解、示范,学生模仿操作仍然是实验教学的主要方式,学生自行设计实验和动手操作的主动性差,课余时间没有得到有效利用。

二、教学改革的探索与实践

作者在多年教学实践中,从生物科学专业遗传学课程改革入手,针对上述问题进行了许多改革尝试,取得了较为明显的效果。

1.优选教学内容

近几年,随着教学改革的不断深入,高等院校普遍调整了课程设置,专业课课时不同程度减少。以沈阳大学为例,生物科学专业遗传学课程由原来的128课时减少到96课时。针对课时量减少与新内容增加的矛盾,作者对教学内容进行了调整和优选。以刘祖洞版《遗传学》为基本教材,以王亚馥和戴灼华版《遗传学》为辅助教材,《Instant Notes iNGenetics》和《Essentials of Genetics》作为双语教学的蓝本,10多部中英文教材、国家精品课程课件、相关专业文献等作为教学参考,系统编写了教学大纲、教案和习题,制作了多媒体课件,并逐年进行了修改和完善。课程体系始终以遗传和变异为核心,以遗传物质的本质、传递、变异以及遗传信息的表达与调控为主线,构建群体水平、个体水平、细胞水平、分子水平的遗传和变异规律知识模块,强调模块内部知识点的紧密衔接和模块之间知识的呼应与关联。通过课上归纳、总结,课后复习、资料查询、习题,使学生全面理解不同模块之间的联系,形成系统性强、结构完整的知识体系。此外,课程体系中突出了遗传学新成果的引入。为合理地整合新旧教学内容,重新调整了各个章节的课时分配,减少了DNA结构转录、复制、翻译等与生物化学重复的部分,减少了孟德尔定律、伴性遗传定律等与高中生物重复的部分,减少了细胞的结构与功能等与细胞生物学重复的部分,采用提问、归纳、总结、复习等方法保持知识的连贯性、系统性、完整性,并力争在原有知识基础上加以拓展和深入。适当增加了结构基因组学、功能基因组学、蛋白质组学的基本内容,并及时将新成果引入课堂,使教学内容不断更新,关注学科前沿研究动态,强调经典遗传学与现代遗传学的优选与整合。如在介绍染色体一般结构时,及时引入2009年诺贝尔获奖者在端粒结构及端粒酶功能上的发现,使学生了解染色体结构和功能的最新研究动态。通过GenBanK数据库使用,引导学生初步了解核酸和蛋白质序列的功能,有效拓展了知识视野。

2.教学方法改革

针对传统的单一讲授教学法的诸多弊端,作者针对不同教学内容,进行了教学方法的改革尝试。①创设问题情境,鼓励学生大胆思考。问题情境是指教师有目的、有意识地创设的各种情境,促使学生去质疑问难、探索求解的方法[5]。“设疑导入”就是创设问题情境的方法。教学中,为贯穿相关知识点,激发学生对母子遗传问题的综合思考,设计了“一个男孩长得像母亲的可能原因有哪些?”的问题情境,引导学生将显性遗传、伴性遗传、母性影响、细胞质遗传等知识点贯穿起来,激发学生积极思考的意识和好奇心。②营造研究性学习氛围,培养学生的探究能力。研究性学习是培养学生探索与创新精神的重要途径。“问题探究法”是开展研究性学习的方法之一。教学设计中,选择某些知识点进行研究性学习,有助于调动学生探究问题的积极性。如针对亲子鉴定、罪犯身份识别中应用的DNA指纹分析技术等问题,引导学生展开分析、讨论,搭建交流平台,培养学生探究能力。③发挥学生的主体作用,提高学生自学能力。自学是知识延伸和扩展的重要渠道,自学能力是适应社会发展的重要能力。采用“学导式教学法”,教师设置思考题,引导学生通过网络平台查阅相关信息,再通过增设讲座、分小组讨论、选择性地撰写论文等方式,对自学内容进行反馈,既有效地拓展了学生的知识领域,又大大提高了学生自学能力。如学习“表观遗传学”概念时,可通过教师引导学生自学来完成。④寓人文教育于教学设计,培养学生科学的世界观。人文教育是提升人性境界、塑造理想人格、实现个人与社会价值的教育,是目前高校所有课程中强调的教育内容。遗传学是进行人文教育极好教材。“以史为鉴法”会让学生系统了解遗传学发展的重要脉络,深刻领悟遗传学对人类的重要贡献。从孟德尔锲而不舍地进行了8年的豌豆杂交实验,到桑格进行胰岛素分子结构、DNA测序方法研究而两度获诺贝尔奖,每一项研究成果都是培养学生人文素养、实施德育教育的良好素材。

3.现代教育手段的合理运用

遗传学课程具有内容广泛、机理复杂、图表众多等特点,恰当地使用多媒体技术和网络技术等现代教育手段十分必要。

(1)充分发挥现代教育手段的作用。多媒体应用于教学过程可大大增加信息量,提高教学效率。本课程理论讲授64课时,需要完成14章的主要教学内容。只有利用多媒体课件进行辅助教学,才能使教学内容得以完成。教学过程中,尽可能地将图表在课件上展示出来,有效弥补版画、图表占用较多课堂时间缺陷。如在探讨利用杂种细胞进行基因定位问题时,通过多媒体演示,比传统版画加讲解节省时间约50%,大大节省了课上时间。多媒体教学手段具有动态性、直观性、生动性的特点,应充分利用其优势,提高教学效果。遗传学教学中,遗传规律分析、分子机理解析的内容较多,既抽象,又极具逻辑性,采用动态的分解画面加以解释,可有效帮助学生抽象思维,理解和掌握其中的规律性。采用“插播法”,插入演示图像、录像资料,有助于师生交流和人机互动。

(2)尽量避免不恰当使用带来的弊端。多媒体不恰当使用存在的问题之一是课件文字内容缺乏推敲和精炼,文字量大。应高度概括关键知识点,力求少而精,且不可将讲义或教材的大段文字罗列于课件上,这样学生难以抓住重点,容易产生疲劳感和厌倦情绪,影响学习效果。在演示课件时,合理运用不同的动画方案以及切入、特写、定格、递次显示等技术调节授课节奏十分必要,既有利于教师拓展知识深度和广度,详解重点和难点,也有助于学生渐进式学习和思考,为学生留有足够的自主思维空间。

(3)遵循和坚持“辅助”性原则。避免用课件文字代替板书,可用逻辑要点式板书、对比式板书等形式呈现主要教学内容。在介绍难点问题时,可辅助临时板书,帮助学生理解细节问题。但类似遗传力的推导等逻辑性强的内容仍以板书逐步推导为好。

4.实践教学环节的改革与实践

实践教学是提高学生动手能力和创新意识的重要教学环节。经过多年的教学实践,笔者认为需要从实验课设置和强化学生操作环节入手,提高实验教学效果,达到培养学生实践能力的目的。首先确保实验课开出率。本课程实验课为32课时,大纲设置8～10个基本的验证型和综合型实验课程。实验课安排在相关理论课的前后,以便加深对理论知识预习和理解。本课程对传统的教师准备—讲解—示范,学生模仿操作的实验课教学模式进行了改革。将全班同学分成不同小组,每个小组布置不同的实验内容,课前由教师指导学生小组准备实验和预实验,如实验材料洋葱根尖、蚕豆根尖的培养,果蝇饲养扩繁,染料等试剂的配置等准备过程,唾液腺染色体观察等预实验,均可由学生小组提前完成。该小组学生还可在实验课中起到辅助教师的作用,增加了学生的锻炼机会。简单实验可在教师指导下由学生讲授,教师进行归纳总结,这样学生通过查阅相关资料,熟悉讲授内容,锻炼表达能力和心理素质,增强责任意识,提高师范生的职业技能。自主设计、完成实验是激发学生的积极性和主动性有效方法。改革中进行了大胆尝试,如在果蝇杂交验证分离定律、自由组合定律、基因的连锁交换定律、性连锁遗传定律的实验中,学生可以在不少于10个果蝇突变型中独立设计杂交组合,并进行连续几周的培养、跟踪观察和统计;在动物、植物DNA粗提取实验中,学生也可以自主选择不同材料设计完成实验。通过自主设计、操作各环节,既增加了学生参与实验的主动性和积极性,又培养了学生的创新意识。为克服实验学时不足的弊端,有效利用课外时间,采用n+x实验模式,即设置n个基本的验证型或综合型大纲内实验,同时增加多个可供学生自主选择甚至设计的大纲外x实验的方案。像果蝇杂交和植物杂交实验等课外跟踪实验,PCR自选实验均为模式中的x实验。此外,对实验方案设计、实验态度、操作技能、实验结果、实验报告进行综合考核,细化实验考核环节,加强实验环节的管理,有效提高了教学效果。

三、结 语

作者在多年的遗传学课程教学实践中感到,提高教学质量需要不断更新教育理念,从教学内容、教学手段和教学方法、实验教学等方面进行改革和实践。构建科学合理的课程体系需要以现代教育理念为指导,以培养适合社会需求的专业人才为目标,教学大纲和课程内容设置应充分反映本学科最新发展趋势,同时,体现学科的系统性和完整性,处理好经典与现代的关系。教学方法是师生教与学双向活动的方式和手段,教师应通过在教学中采用灵活多样的组织、设计、表达方式、手段、技艺与策略,增强课堂的感染力,吸引学生的学习兴趣,充分发挥学生学习的主动性和能动性,提高学习效率。计算机辅助教学作为一种现代化教学手段,使传统的教育观念、教学内容、教学手段和方法、教学形式发生了深刻变革。应根据学科或课程的特点,逐步探索与教学内容、教学对象、培养目标相适应的现代教育手段,充分发挥现代教育媒体的优势,使教学质量得到有效提升。实验教学是培养学生创新思维、科学精神、动手实践能力的重要环节,要改革传统的教学模式,注重实验过程对学生各种能力的培养,为学生建立挖掘潜力、展示能力的平台,以适应未来社会的需求。

[1]王云,童贯和,王顺昌,等.遗传学教学内容立体化建议[J].生物学杂志,2010(2):110-111.

[2]张羽.生物教育专业《遗传学》教学改革的探索[J].遗传, 2008(2):246-250.

[3]石春海,马秋兰,吴建国.建设遗传学课件体系,提高多媒体教学质量[J].遗传,2006(8):984-988.

[4]肖建富,吴建国,石春海.遗传学探究性实验教学的思考及实践[J].遗传,2009(7):763-769.

[5]周永凯,王文博,田红艳.现代大学教学设计与案例[M].北京:中国轻工业出版社,2010:146.

Exploring on the Teaching Reform of Genetics in Biological Science

GUO Xiao-huaa,WANG Jian-fengb
(a.College of Biology and Environmental Engineering,b.Liaoning Key Laboratory of City Harmful Biology Administor and Ecology Security,Shenyang 110044,China)

Some problems existing in the teaching process are pointed out.With teaching practice,the reforming measures concerning the systemic integration of the course content,the reasonable using of teaching methods and multi2media teaching mean and the reinforcement of the experimental teaching are analyzed.

genetics;teaching reforming;teaching of undergraduate

Q 320;G 420

A

1008-3863(2011)05-0046-03

2011-03-14

辽宁省精品课建设项目资助(2004046)。

郭晓华(1961-),女,辽宁台安人,沈阳大学教授。

【责任编辑 祝 颖】